Ultraskaņas diapazona meklētāja apmācība ar Arduino un LCD: 5 soļi

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

Daudzi cilvēki ir izveidojuši instrukcijas, kā lietot Arduino Uno ar ultraskaņas sensoru un dažreiz arī ar LCD ekrānu. Tomēr es vienmēr esmu atklājis, ka šīs citas pamācības bieži izlaiž soļus, kas iesācējiem nav acīmredzami. Tā rezultātā esmu mēģinājis izveidot apmācību, kurā būtu iekļautas visas iespējamās detaļas, lai citi iesācēji, cerams, varētu no tās mācīties.

Vispirms es izmantoju Arduino UNO, bet atklāju, ka tas ir nedaudz liels šim nolūkam. Pēc tam es pārbaudīju Arduino Nano. Šī mazā dēlis piedāvā gandrīz visu, ko dara UNO, taču ar daudz mazāku nospiedumu. Ar nelielu manevrēšanu es to panāku uz tā paša maizes dēļa kā LCD, ultraskaņas sensoru un dažādiem vadiem, rezistoriem un potenciometru.

Rezultātā izveidotā konstrukcija ir pilnīgi funkcionāla un ir labs atspēriena punkts, lai izveidotu pastāvīgāku iestatījumu. Es nolēmu izveidot savu pirmo pamācību, lai dokumentētu šo procesu un, cerams, palīdzētu citiem, kas vēlas darīt to pašu. Ja vien iespējams, esmu norādījis, no kurienes esmu ieguvis savu informāciju, un esmu arī centies skicē ievietot pēc iespējas vairāk apliecinošu dokumentu, lai ikviens, kas to lasa, varētu saprast notiekošo.

1. darbība. Nepieciešamās detaļas

Jums ir vajadzīgas tikai dažas detaļas, un, par laimi, tās ir ļoti lētas.

1 - pilna izmēra maizes dēlis (830 tapas)

1 - Arduino Nano (ar tapu galviņām, kas uzstādītas abās pusēs)

1 - HC -SRO4 ultraskaņas sensors

1 - 16x2 LCD displejs (ar vienu galveni). PIEZĪME: jums nav nepieciešama šī moduļa dārgākā I2C versija. Mēs varam strādāt tieši ar 16 kontaktu "pamata" vienību

1 - 10 K potenciometrs

1 - Balasta rezistors lietošanai ar LED apgaismojumu 16x2 (parasti 100 omi - 220 omi, es atklāju, ka 48 omu rezistors man vislabāk darbojās)

1 -1K Ohm slodzes ierobežošanas rezistors -lietošanai ar HC -SR04

Maizes dēļu vadi dažādos garumos un krāsās.

IZVĒLES - maizes dēļa barošanas avots - barošanas modulis, kas savienojas tieši ar maizes dēli, ļaujot jums būt pārnēsājamākam, nevis palikt piesietam pie datora vai barot sistēmu, izmantojot Arduino Nano.

1 - dators/ klēpjdators, lai ieprogrammētu savu Arduino Nano - Piezīme. Lai ļautu Windows datoram pareizi izveidot savienojumu ar Arduino Nano, var būt nepieciešami arī CH340 draiveri. Lejupielādējiet draiverus ŠEIT

1 - Arduino integrētā attīstības vide (IDE) - lejupielādējiet IDE ŠEIT

2. darbība: instalējiet IDE un pēc tam draiverus CH340

Ja jums vēl nav instalēti IDE vai CH340 draiveri, lūdzu, turpiniet šo darbību

1) Lejupielādējiet IDE no ŠEIT.

2) Detalizētus norādījumus par IDE instalēšanu var atrast Arduino vietnē ŠEIT

3) Lejupielādējiet CH340 sērijas draiverus no ŠEIT.

4) Sīkāki norādījumi par draiveru instalēšanu atrodami ŠEIT.

Jūsu programmatūras vide tagad ir atjaunināta

3. darbība: komponentu izvietošana

Pat pilna izmēra maizei ir tikai ierobežota vieta, un šis projekts to ierobežo.

1) Ja izmantojat maizes dēļa barošanas avotu, vispirms pievienojiet to maizes dēļa labajā pusē esošajām tapām

2) Uzstādiet Arduino Nano ar USB portu pa labi

3) Uzstādiet LCD displeju maizes dēļa augšpusē (skatiet attēlus)

4) Uzstādiet HC-SR04 un potenciometru. Atstājiet vietu tiem nepieciešamajiem vadiem un rezistoriem.

5) Pamatojoties uz Fritzing diagrammu, pievienojiet visus maizes dēļa vadus. Ņemiet vērā arī 2 rezistoru izvietojumu uz tāfeles. - Es esmu pievienojis Fritzing FZZ failu, lai jūs varētu lejupielādēt, ja jūs tas interesē.

6) Ja jūs neizmantojat maizes dēļa barošanas avotu, pārliecinieties, ka no zemes ir džemperi un +V līnija uz tāfeles apakšas līdz atbilstošajām līnijām augšpusē, lai nodrošinātu, ka viss ir iezemēts un darbināms.

Šai konfigurācijai es mēģināju noturēt tapas no LCD un Arduino tapas pēc kārtas, lai padarītu lietas pēc iespējas vienkāršākas (D7-D4 uz LCD savienojas ar D7-D4 uz Nano). Tas arī ļāva man izmantot ļoti tīru diagrammu, lai parādītu elektroinstalāciju.

Lai gan daudzas vietnes pieprasa 220 omu rezistoru, lai aizsargātu LCD fona apgaismojumu 2x20 displejā, es atklāju, ka tas manā gadījumā ir pārāk augsts. Es izmēģināju vairākas pakāpeniski mazākas vērtības, līdz atradu vienu, kas man derēja. Šajā gadījumā tas darbojas līdz 48 omu rezistoram (tas ir tas, kas parādās kā manā omu mērītājā). Jums jāsāk ar 220 omiem un jāsamazina tikai tad, ja LCD ekrāns nav pietiekami spilgts.

Potenciometru izmanto, lai pielāgotu LCD displeja kontrastu, tāpēc, iespējams, būs jāizmanto mazs skrūvgriezis, lai pagrieztu iekšējo kontaktligzdu sev piemērotākajā pozīcijā.

4. solis: Arduino skice

Es izmantoju vairākus avotus, lai iedvesmotu savu skici, taču tie visi prasīja būtiskas izmaiņas. Esmu arī mēģinājis pilnībā komentēt kodu, lai būtu skaidrs, kāpēc katrs solis tiek izpildīts tā, kā tas ir. Es uzskatu, ka komentāri par patiesu procentuālo skaitu pārsniedz kodēšanas instrukcijas !!!

Man interesantākā šīs skices daļa ir ap ultraskaņas sensoru. HC-SR04 ir ļoti lēts (mazāk nekā 1 ASV vai Kanādas dolāri vietnē Ali Express). Tas ir arī diezgan precīzs šāda veida projektiem.

Uz sensora ir 2 apaļas "acis", bet katrai no tām ir atšķirīgs mērķis. Viens ir skaņas izstarotājs, otrs ir uztvērējs. Kad TRIG tapa ir iestatīta uz HIGH, tiek nosūtīts impulss. ECHO PIN atgriež vērtību milisekundēs, kas ir kopējā aizkave starp impulsa nosūtīšanu un saņemšanu. Skriptā ir dažas vienkāršas formulas, kas palīdz pārvērst milisekundes vai nu centimetros, vai collās. Atcerieties, ka atgrieztais laiks ir jāsamazina uz pusi, jo impulss iet uz objektu un pēc tam ATGRIEŽAS, divreiz veicot distanci.

Lai iegūtu sīkāku informāciju par ultraskaņas sensora darbību, es ļoti iesaku Dejana Nedelkovski apmācību vietnē Howtomechatronics. Viņam ir lielisks video un diagrammas, kas daudz labāk izskaidro koncepciju, nekā es varētu!

PIEZĪME. Skaņas ātrums nav nemainīgs. Tas mainās atkarībā no temperatūras un spiediena. Ļoti interesants šī projekta paplašinājums pievienotu temperatūras un spiediena sensoru, lai kompensētu "novirzi". Kā sākuma punktu esmu norādījis vairākus paraugus alternatīvām temperatūrām, ja vēlaties spert nākamo soli!

Interneta avots, kurš ir pavadījis daudz laika, pētot šos sensorus, nāca klajā ar šīm vērtībām. Iesaku Andreasa Spiesa kanālu You Tube dažādiem interesantiem video. Es izvilku šīs vērtības no vienas no tām.

340 M/sek ir skaņas ātrums 15 ° C temperatūrā (0,034 CM/sek.) // 331,5 M/sek ir skaņas ātrums 0 ° C temperatūrā (0,0331,5 CM/sek)

343 M/sek ir skaņas ātrums pie 20 grādiem C (0,0343 CM/sek)

// 346 M/sek ir skaņas ātrums 25 ° C temperatūrā (0,0346 CM/sek)

LCD displejs ir neliels izaicinājums tikai tāpēc, ka tā kontrolei ir nepieciešams tik daudz tapu (6!). Otrā puse ir tā, ka šī LCD pamata versija ir arī ļoti lēta. Es to varu viegli atrast vietnē Aliexpress par mazāk nekā 2 ASV dolāriem no Kanādas.

Par laimi, kad esat to pievienojis, to kontrolēt ir ļoti vienkārši. Jūs to notīriet, pēc tam iestatiet, kur vēlaties izvadīt tekstu, un pēc tam izdodiet virkni LCD. PRINT komandas, lai tekstu un ciparus iespiestu ekrānā. Es atradu lielisku pamācību par to no Vasco Ferraz vietnē vascoferraz.com. Es mainīju viņa tapu izkārtojumu, lai iesācējs (piemēram, es!) Būtu skaidrāks.

5. darbība. Secinājums

Es neizliekos par elektroinženieri vai profesionālu kodētāju. (Sākotnēji es iemācījos programmēt jau 70. gados!). Šī iemesla dēļ es uzskatu, ka visa Arduino telpa ir ārkārtīgi atbrīvojoša. Es, tikai ar pamatzināšanām, varu sākt ar jēgpilniem eksperimentiem. Radīt lietas, kas faktiski darbojas un parāda pietiekami daudz reālās pasaules lietderības, ka pat mana sieva saka "Forši!".

Tāpat kā mēs visi, es izmantoju no interneta pieejamos resursus, lai uzzinātu, kā rīkoties, un pēc tam tos sasaistu, lai, cerams, izveidotu kaut ko noderīgu. Esmu darījis visu iespējamo, lai kreditētu šos avotus šajā ible un savā skicē.

Pa ceļam es uzskatu, ka varu palīdzēt citiem, kuri arī sāk savu mācību ceļu. Es ceru, ka jūs to uzskatāt par noderīgu pamācību, un es atzinīgi vērtēju visus jūsu komentārus vai jautājumus.